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玻璃纤维土工格栅以玻璃纤维无碱无捻粗纱为主要原料,采用一定的编织工艺制成的网状结构材料,为保护玻璃纤维和提高整体使用性能,经过特殊的涂复处理工艺而形成新型优良的土工基材。
玻璃纤维的主要成份是:氧化硅、是无机材料,其理化性能极具稳定,并具有强度大、模量高,很高的耐磨性和优异的耐寒性,无长期蠕变;热稳定性好;网状结构使集料嵌锁和限制;提高沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能,既有玻璃纤维的优异性又有与沥青混合料的相容性,极大地提高了土工格栅的耐磨性及抗剪切能力。
(1)高抗拉强度、低延伸率——玻纤土工格栅是以玻璃纤维为原料,具有很高的抗变形能力,断裂延伸率小于3%。
(2)无长期蠕变——作为增强材料,具备在长期荷载的情况下抵抗变形的能力即抗蠕变性是极为重要的,玻璃纤维不会发生蠕变,这保证产品能够长期保持性能。
(3)热稳定性——玻璃纤维的熔化温度在1000℃以上,这确保了玻纤土工格栅在摊铺作业中承受热的稳定性。
(4)与沥青混合的相容性——玻纤土工格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的,每根纤维都被充分涂覆,与沥青具有很高的相容性,从而确保了玻纤土工格栅在沥青层中不会与沥青混合料产生隔离,而是牢固的结合在一起。
(5)物理化学稳定性——经过特殊后处理剂进行涂覆处理,玻纤土工格栅能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀,还能抵御生物侵蚀和气候变化,保证其性能不受影响。
(6)集料嵌锁和限制——由于玻纤土工格栅是网状结构,沥青混凝土中的集料可以贯穿其中,这样就形成了机械嵌锁。这种限制阻碍了集料的运动,使沥青混合料在受荷载的情况下能够达到更好的压实状态,更高的承重能力,更好的荷载传递性能及较小的变形。
应用指南
1.在与未增强的沥青层厚度相同的情况下,使用该材料增强的公路的疲劳寿命的延长系数是4-7年。
2.在整个沥青混凝土公路是建在相当薄弱的下层基础上时,用一层土工格栅能节约50-100mm厚的高质量沥青混凝土。
3.能有效地控制、延缓及阻止由低温引起的开裂及由基础层裂缝引起的反射裂缝的发生。有效地用玻璃纤维土工格栅增强材料增强沥青混凝土的最小厚度是40mm,土工格栅应放在该层沥青混凝土的底部。
4.使用玻璃纤维土工格栅增加的沥青路面可减少车辙50%以上。
5.在维修系统中在原有严重开裂的沥青混凝土路面中铺沥青混凝土层。在刚性混凝土路面加铺沥青混凝土层:在半刚性基础层上面加铺沥青混凝土层。以上三种路面加铺层采用玻璃纤维土工格栅增强沥青混凝土,可有效阻止及延缓反射裂缝的产生,快速地吸收和扩散由重力所引起的应力、降低工程造价,延长用寿命,降低维护费用。
6.40mm厚玻璃纤维土工格栅增强沥青混凝土面层的强度相当于不用玻璃纤维土工格栅增强沥青混凝土面层100mm-175mm(4-7英寸)厚的强度。
玻璃纤维土工格栅施工工艺
(1)首先精确放出路基边坡线,为了保证路基宽度,每侧各加宽0.5m,把晾晒好的基底土进行整平后用25T振动压路机静压两遍,再用50T震压四遍,不平整的地方人工配合整平。
(2)铺垫0.3m厚的中(粗)砂,人工配合机械整平后,25T的振动压路机静压两遍。
(3)铺设土工格栅,土工格栅铺设时底面应平整、密实,一般应平铺,拉直、不得重叠,不得卷曲、扭结,相邻的两幅土工格栅需搭接0.2m,并沿路基横向对土工格栅搭接部分每隔1米用8号铁丝进行穿插连接,并在铺设的格栅上,每隔1.5-2m用U型钉固定于地面。
(4)第一层土工格栅铺好后,开始填设第二层0.2m厚的中(粗)砂,方法:汽车运砂到工地卸于路基一侧,而后用推土机向前赶推,先把路基两侧2米范围内填筑0.1m后,把第一层土工格栅折翻上来再填上0.1米的中(粗)砂,禁止两侧向中间填筑和推进,禁止各种机械在没有填筑中(粗)砂的土工格栅上通行作业,这样能保证土工格栅平整,不起鼓,不起皱,待第二层中(粗)砂平整后,要进行水平测量,防止填筑厚度不均匀,待抄平无误后用25T振动压路机静压两遍。
(5)第二层土工格栅施工方法同第一层方法一样,最后再填筑0.3m的中(粗)砂,填筑方法同第一层一样,用25T压路机静压两遍后,这样路基基底加固就处理完毕。
(6)在第三层中(粗)砂碾压好后,沿线路纵向在边坡两侧各铺设土工格栅两幅,搭接0.16m,并用同样方法连接好,然后开始土方施工作业,铺设土工格栅进行边坡防护,必须每层测量出铺设的边线,每侧要保证边坡整修后土工格栅埋于边坡内0.10m。
(7)边坡土工格栅每填筑两层土,即厚度0.8m时就需两侧同时铺设一层土工格栅,然后以此类推,直至铺到路肩表面土下。
(8)路基填筑好后,及时进行边坡整修,并进行坡脚的干砌片石防护,对该段路基除每侧加宽0.3m外,并预留1.5%的沉落量。
施工注意事项
玻纤土工格栅的铺筑面应较为平整,铺筑层经验收合格后,为防纵向歪斜现象,先按幅宽在铺筑层划出白线或挂线,即可开始铺筑,然后用铁钉固定格栅的端部(每米宽用钉8根,均匀距离固定),固定好格栅端部后,用铺筑机将格栅缓缓向前拉铺,每铺10米长进行人工拉紧和调直一次,直至一卷格栅铺完,再铺下一卷,操作同前,铺完一卷后用6T-10T的压路机从起始点开始向前进方向碾压一遍即可,(如铺筑在中面层上和找平层上,用钢辊压路机为宜;如格栅直接铺在混凝土路面上,用胶辊压路机为宜,)接铺:以卷长为单位作为铺设的段长,在应铺格栅的段长内铺满以后,再整体检查一次铺筑质量,然后接着铺筑下一段,下一段铺筑时,格栅与格栅可以用10-15CM的搭接长度,并用铁钉或木楔固定后继续向前进方向铺第二段,依次类推,操作要求同前。
首先从施工工艺上考虑。在施工中严格按施工方案组织施工,每道工序都派专人负责,层层把关,杜绝不规范工程施工。工作面准备,旧路面平度要满足要求 ,保证格栅沥青砼加铺层与旧路面联结状态良好,洒布粘层油前应清洁旧路面,设专人负责清扫,要保证洒完粘层油的工作面无洒花,无污染。按要求铺设玻璃纤维土工格栅。铺设后用胶轮压路机适度碾压,使之结合紧密。对已被破坏和粘贴不好的玻纤格栅应更换,用铁皮固定格栅,按要求的固定方式固定。要求格栅接紧使玻纤纵横均处于被拉紧状态。严格控制运送混合料的车辆 出入,在格栅层禁止车辆急转向。急刹和倾泄混合料脚料,以防损伤玻纤格栅。安排铺助工对运料车的轮胎洒水。对于未来铺沥青混合料的工作面。应及时更换由于料车碾压而出现损坏的玻璃纤维土工格栅。
其次从设计上考虑。设计指标宜考虑玻纤土工格栅延伸率与光老化指标。研究表明玻纤格栅接点为编制而成,故强度较本身材料强度低得多。在受力后常会发生滑动,实际控制筋材强度的是接点强度而不是筋条强度。因此在设计中特别注意筋材强度的取值问题。延伸率为控制筋材能否满足工程变形要求的指标,就广佛大修工程玻纤格栅使用情况,宜降低玻纤格栅的延伸率。广佛大修工程边通车边施工后路面处置方案多,路面结构类型多,施工纵缝连接处先施工段预留出的玻纤格栅搭接段在高温和气候变化条件下,有老化的现象,宜采用光老化指标高的玻纤格栅。
再者从产品改进上考虑,玻纤格栅的部份指标满足设计要求而不满足施工要求,影响其路用性能,鉴于以上原因。考虑从玻纤土工格栅的产品本质进行改进,使其满足施工要求,在玻纤格栅上覆盖一层塑料薄膜,在沥青混合料高温作用下,塑料薄膜立刻融化,不形成夹层。这样在运料车轮胎与玻纤格栅间形成隔离层。可有效地避免运料车对玻纤格栅的损坏,由于土工布及玻纤格栅都有有良好的抗压力学特性,稳定的质量,能有效延缓反射裂缝,考虑利用土工布和玻纤格栅的共同特点(优良的抗压力学特征和高温稳定性),用两种材料制成复合材料,即在玻纤格栅上覆盖土工布(玻纤格栅复合土工布),发挥两者的优点,同时在运料车和玻纤土工格栅间形成隔离层。
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